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短期間で癌を発生させる新規モデル動物

名古屋市立大学大学院医学研究科

教授 津田洋幸

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研究背景

動物への発がん物質の投与による化学発がんでは、がんの発生に約半年から一年の期間を要する。

↓

飼育期間の短縮はコスト削減に大きく貢献。↓

短期間で発癌するヒトがんのモデル動物を開発した。

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・肺がんモデル化学発がん（25-30週間）DHPN、NNK、4-NQO

従来の化学発がんモデル

・乳がんモデル化学発がん（20-30週間）MNU、DMBA

・大腸がんモデル化学発がん（24-32週間）AOM、DMH

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・ 化学発がんではマウスおよびラットに膵

管がんを発生させることが困難

・ ほとんどのヒト膵がんは膵管由来の膵

管がんである。

・ ハムスターにおいてのみ化学発がん物質（BOP）によって膵管がんを発生させることが可能（10週間〜）

・膵がんモデル

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・膵がん

5年生存率が5%以下という極めて予後不良

な悪性がんである。膵がんの克服には早期診断・早期治療が重要である。新しい診断・治療法の開発が待たれている。

・K-ras膵がん、肺がん等で高頻度に遺伝子変異がみられる。

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遺伝子改変動物

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a, uterus; b, skin; c, muscle; d, bladder;e, ovary; f, kidneyg, large intestine; h, small intestine; i, glandular stomach;j, forestomach; k, spleen; l, liver; m, heart; n, lung; o, thymus;p, salivary gland; q, cerebellum; r, cerebrum

Proto type human Ha-rasgene(6.9 kb)

SB S BS I II III IV

12 Gly 61 Gln

B: BamH IS: Sac I

a point mutation in the last intron

*

*

a b dc fe g ih j lk m n o qp r

ヒトプロト型 c-Ha-ras 遺伝子トランスジェニックラットHras128 (3コピー)

1

2

3

123

231

4

23

1

4

56

q

Chr 5q24-q31.1

(特許:米国,6576811・日本,平46594 取得済み）

8

Rat

s w

ith tu

mor

s (%

)

MNU, 50mg/kg, i.v.

0 (50 days old) 8w

20

40

60

80

100

MNU

0 1 2 3 4 5 6 7 8w0

Hras128/ Wild

Hras128

Wild

14.1/rat

0.46/rat

0 (50 days old) 16wDMBA, 40mg/kg, i.g.

Hras128

Wild

Hras128/ Wild

0 2 4 6 8 10121416w0

20

40

60

80

100

9.39/rat

0.83/rat

0(50d old)

020

40

60

80

100

4 5 6 8 9 10 1112w7

PhIP, 100mg/kg X 8

12w4

Hras128/Wild

Hras128

Wild

9.67 /rat

0/rat

化学発がん物質による乳腺腫瘍の短期発生

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Summary of Susceptibility to Various CarcinogensMammary gl.FemaleTest compound

Mam

mar

y ca

rcin

ogen

+, Yes ; -, No

Route

DENAOMMeIQxIQNNKPyreneAnthraceneDHPN

Non

-mam

mar

y ca

rcin

ogen

B[a]P3-MC

PhIPDMBAMNU

-+i.g.+ +-++ +-+ -++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ +

i.g.i.g.i.g.i.g.i.g.i.g.i.g.

i.g.i.g.i.g.i.g., Paintingi.g., i.p

DMA i.g. - -

MaleSkin Esophagus

++

NMBA - -s.c. +

Male Male

TPA + +Painting +

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Cre adenovirus vector infectionStufferpA

loxP

neor

ヒト活性型H- / Krasトランスジェニックラット

CAG neor pA GpA

loxP loxP

H- / Ｋ-rasv12

OFF

loxP

CAG H- / Ｋ-rasv12 GpA

ON

2〜4週間でがんが発生！

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膵がん病変

Cre発現ベクターコントロールベクター

膵上皮内腫瘍性病変（PanIN） 膵管がん

Cre発現ベクター

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アデノウイルスは膵管、腺房中心細胞、介在管、腺房細胞に感染する

Acinar CellsCentroacinarCells

IntercalatedDuct

Intercalated Duct

CentroacinarCells

CentroacinarCells

Intercalated Duct

Acinar Cells

Duct

Duct

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Ductal cell hyperplasia (PanIN-1a/b)

14

Ductal carcinoma

15

Centroacinar cell Acinar cell

PanINlesion

Intercalated duct

Pancreaticduct

Normal Pancreas Early lesions

Acinar cell tumor

Ductalcarcinoma

Centroacinar cellproliferation

Papillary tubular

carcinoma

Acinus

ras ON

Duct epithelial proliferation

Ductalproliferation

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PromoterTransgene Reference

これまでに報告された膵がんモデル動物

Animal CarcinogenTumorType Reference

HamsterBOP

(+ethionine+methionine)

Ductal Konishi, Y (1990)BOP Ductal Pour, P (1975, 1984)

Rat BOP Acinar>>Ductal

Pour, P (1975)

Routes.c.s.c.

s.c.

TumorType

Mouse MutatedK-ras(conditional)

Elastase Acinar Grippo, PJ (2003)K19 Ductal Bembeck, FH (2004)Pdx-1 Ductal Hingorani SR (2003)

Azaserine i.p. Acinar Longnecker,D (1975)

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従来技術とその問題点

ヒトのほとんどの膵がんは膵管由来の膵管がんである。動物モデルにはハムスターにおいて化学発がんによる膵管がんモデルがある。

ハムスターはSPF動物ではない。

ハムスターのゲノム情報の不足。

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新技術の特徴・従来技術との比較

• ヒトに類似した膵管由来の膵管がんをラットで発生させることに成功した。

• ハムスターモデルではゲノム情報が限られている。ラットのモデルができたことにより、ゲノム情報を有効活用することが可能となった。

• 本技術の適用により、飼育期間が短縮できるため、コストが大幅に削減されることが期待される。

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想定される用途

• 抗癌剤の治療効果判定

発がん期間が短いので、抗癌剤の治療効果判定に用いれば費用削減のメリットが大きいと考えられる。

• 血清診断

ラットはマウスに比べ充分量の血液が採取可能なため、血清診断法の開発に有利である。

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想定される業界

• 想定されるユーザー

製薬メーカー研究所等

診断薬開発メーカー

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実用化に向けた課題

• 現在、肺がん・膵がんを短期間で発生させることに成功した。他の臓器では未実施である。

• 企業ではウイルスの使用・持込が禁止されている場合がある。ウイルスベクター以外の遺伝子導入方法を用いCreを発現させてがんを発生させる方法を確立する必要がある。

• 抗癌剤の治療効果の判定方法を開発する必要がある。（in vivoイメージング、血清診断など）

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企業への期待

• トランスジェニックラットの生産・販売

• がんのバイオマーカーの探索（特に初期膵がんのマーカー）

• 新しいがん診断方法の開発

• 新規抗がん剤の治療効果の判定

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本技術に関する知的財産権

・発明の名称：ヒト変異型K-ras(K-rasV12)遺伝子をコンディショナルに発現するトランスジェニック非ヒト哺乳動物

・出願番号 ：特願2007-243313

・出願人 ：公立大学法人名古屋市立大学

・発明者 ：津田洋幸、深町勝巳、David B Alexander

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お問い合わせ先

知的財産、受託研究、共同研究に関するご相談など

名古屋市立大学事務局 学術推進室学術推進係

（産学官・地域連携推進センター）

担当：林 泰司、片山 恵美子

TEL：052-853-8041 / Fax：052-841-0261E-mail:kikaku2@adm.nagoya-cu.ac.jp

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